[发明专利]一种用于光纤环绕制的在线监测与报警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种用于光纤环绕制的在线监测与报警系统及方法。

背景技术

目前，在光纤陀螺光纤环的绕制过程中通常会采用四极对称绕法，如图1所示，假设绕制完毕的光纤环共有N层，光纤的半径为a。其层进方向为从上至下，A、B为两个供纤轴，从两供纤轴中间绕起。将每层紧密排列的光纤编号为第一层、第二层、第三层、第四层…第N-3层、第N-2层、第N-1层、第N层。假如第一层为A供纤轴从左至右，根据四极对称绕法，第二层为B供纤轴从左至右，第三层为B供纤轴从右至左，第四层为A供纤轴从右至左。随后的绕制重复一至四层的绕制方法。很明显的看到，此绕法中相邻两对对称的光纤层的层序相反，此为对光纤环的温度瞬态灵敏度的补偿方法之一；同时绕制过程中对光纤环的对称性要求很高，对称性越好，才能更好地减少Shupe效应的产生，才能提高光纤陀螺的测量精度。但在实际绕环操纵中，绕环机供纤设备存在步进误差和积累误差，进而导致漏纤、叠纤情况的存在。

具体原因为：

①绕环过程是通过软件自动控制的，而软件中的绕环机步进距离参数是人为输入。步进距离设定为光纤的直径，但是光纤的直径不均匀的存在，导致人为输入的步进距离近似等于光纤的实际直径；②光纤的导向轮从理论上在是一条直线上，但实际上还是存在一定的偏差，有一定的积累扭转力，从而会使光纤有积累误差的产生；同样，若供纤轴上光纤扭转也会产生弹性了，增大积累误差；③在绕制光纤时，每层都有光纤耙子存在使光纤紧密的排列，但是若耙子的形状不理想，在绕环过程中将会使被绕光纤受力不均匀，从而导致光纤绕制时产生缝隙（漏纤）、叠纤；④涂胶不均匀会导致光纤环表面的不平，从而导致绕制下层光纤时会出现叠纤或漏纤的情况发生。

所谓漏纤、叠纤现象，即是在绕制图1中的某一层光纤时，光纤并没有理想的紧密一一排列，而是会有缝隙或是重叠的情况出现，如图2所示。在图1绕制的基础上，假设在绕制第N-3层时，绕完绕完第m匝、第m+1匝，第m+2匝应该紧挨第m+1匝绕制，但由于上述的某种原因第m+2匝被绕制到了第m匝和第m+1匝上面，如此第m+3匝占据了第m+2匝的位置，第m+4匝占据了第m+3匝的位置，同时第m+2匝占据了第N-2层的某个位置，对第N-2层的绕制产生了影响，此为叠纤现象。同样假设在绕制第N-3层时，若光纤没有紧密排列，而是存在间隙，那么在绕制第N-2层时会产生影响，如图中所示，第N-2层的第j匝、第j+1匝、第j+2匝绕制后，绕制第j+3匝、第j+4匝时由于第N-3层第j+2匝上方有空隙，在第j匝、第j+1匝和第j+3匝、第j+4匝的作用下会将到第j+2匝光纤挤入到现象。

目前，在光纤环绕制过程中，大多是通过绕环人员观察来对光纤的排列整齐性进行判断的。但光纤环的长度从几百米到上千米，绕环时间大约需要3到8小时，人眼观察容易疲劳；另外，光纤的直径属于微米量级，对于漏纤或叠纤等情况人眼观察时很难做到精确判断，最终会破坏光纤的四极对称排列，影响光纤陀螺的精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种用于光纤环绕制的在线监测与报警系统及方法，每绕制一层，所述系统进行实时监测，若出现叠纤、漏纤情况，系统则会报警，提示操作者对叠纤、漏纤情况进行处理，进而降低光纤环的Shupe效应、改善光纤环绕制的质量、提高工作效率、提高光纤陀螺的测量精度。

一种用于光纤环绕制的在线监测与报警系统，包括照明系统、光纤环、成像系统、图像采集系统、图像处理检测报警系统；